喷气织机单孔辅助喷嘴流场模拟及结构优化

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为了提升辅助喷嘴射流的利用率,防止引纬射流快速蔓延,论文在当前辅助喷嘴的结构基础上,自行研制、设计并生产出更高效的辅助喷嘴,并采用计算流体力学的方法,建立异形筘与辅助喷嘴的气流引纬通道组合流场模型,并结合理论分析、数值模拟、实验验证对其进行系统地探索。论文运用流体力学(CFD)分析引纬射流在筘槽内的流动过程,解释了辅喷气流中存在的膨胀波及CFD求解辅喷高速射流的过程;并建立气流基本控制方程;制定筘槽内引纬气流的湍流模型。针对喷嘴孔径、喷孔锥角、孔型等为结构参数,运用CFD数值模拟方法计算筘槽内的气流特性,结果表明:单圆孔辅喷喷孔直径越大,筘槽内引纬气流越高。圆形喷孔直径从1.1 mm增加到1.5 mm,射流速度也逐渐增加,但是直径为1.1 mm时,射流引纬强度不够;1.5 mm时射流集束性降低,耗气量增大;直径为1.3 mm时,耗气量较1.5mm时低,集束性好,气耗稍小;给喷孔加工出一定的锥角也有利于增强射流的压力强度,提升射流的整体速度,有利于引纬节能,且锥角为20°时引纬效果最好;将圆形喷孔改为D形,当D形喷孔截面积为1.54 mm2时,引纬效果最好。为了检验数值模拟的合理性,论文将改进后的辅助喷嘴进行加工,并进行实验测试,采集了筘槽内侧气流大小及纬纱牵引力,并将实验结果与模拟结果进行比较,验证了论文中流场模型的准确性,说明Fluent数值模拟应用于辅助喷嘴结构优化是切实可行的。对双辅助喷嘴组合流场进行模拟,分析辅助喷嘴结构参数对汇交气流的影响,模拟结果显示:在喷孔直径、喷孔形状、辅喷间距三个影响因素中,间距对组合流场内的气流影响最大;喷孔直径为1.3 mm时,最佳间距为60 mm,若要增加间距,需要提升供气压才能保证引纬效率。综上所述,论文通过理论与实验结合的方法,对辅助喷嘴筘槽内高速气流场的运动规律及特性进行了研究,对改进喷气织机引纬系统、降低气流引纬能耗具有一定的理论意义和实践价值。
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